Caracterización del comportamiento de los puentes térmicos en

TESIS: Evaluación del comportamiento energético de sistemas embebidos
para un diseño eficiente de calefacción y refrigeración en edificios de
oficinas.
Resumen
Los sistemas de calefacción y refrigeración embebidos en la estructura,
presentan complejidades especiales de diseño. Estas instalaciones que
acostumbran a definirse mediante el acrónimo TABS (Thermal Active
Building Systems), forman parte intrínseca de la arquitectura de los edificios
y por tanto se alejan de diseños estandarizados. Los mecanismos de
transmisión de calor que determinan sus prestaciones son complejos, ya
que combinan la conducción, la convección y la radiación, además de un
comportamiento transitorio. Todos estos mecanismos tienen un peso
importante en las prestaciones últimas del sistema. Adicionalmente la
regulación se complica debido a la importante inercia térmica del elemento
activo. Existe por otra parte una relación delicada entre el modo de
calefacción y refrigeración y la sensación de confort, debido a que los
sistemas afectan directamente a la temperatura media radiante de los
locales y por ende a la temperatura operativa.
Desde un punto de vista del comportamiento energético, los citados
sistemas presentan ventajas evidentes debido a la utilización de niveles
térmicos moderados, formando parte de las denominadas tecnologías LowEx, o de baja exergía. Por otra parte estas instalaciones permiten
desacoplar la oferta y la demanda de energía debido a su característica
acumulativa y además controlan la temperatura media radiante de forma
natural.
No
obstante
un
uso
inadecuado
presenta
resultados
contraproducentes.
La presente Tesis analiza el comportamiento de estos sistemas en
aplicaciones de oficina, propone modelos de cálculo simplificado y realiza
una parametrización de las variables que orienta a su diseño y regulación
sistemática. El análisis se nutre del uso de herramientas de simulación
contrastadas con estudios de campo.
La relación entre el diseño y funcionamiento de los TABS y el confort
constituye una parte intrínseca del análisis. De un lado, el estudio de
acuerdo a los estándares habituales de confort permite observar la
influencia de estos sistemas en el control de la temperatura operativa y la
posibilidad de obtener ventajas de esta propiedad. Por otra parte la
existencia de nuevas tendencias de interpretación del confort, denominadas
“adaptativas” y su transposición en nuevos estándares ofrece un interesante
campo de trabajo para estas tecnologías que es específicamente analizado
en la Tesis.
Existe bibliografía diversa sobre instalaciones de calefacción y refrigeración
embebidos, que por otra parte se utilizan con cierta asiduidad en los países
del norte de Europa, pero se adolece de criterios diseño que no estén
basados en complejas herramientas de simulación. La presente Tesis
propone nuevas herramientas simplificadas para caracterizar los sistemas
Doctorando: Jon Zubiaurre Sasia
Director: José Mª Sala Lizarraga y Koldobika Martín Escudero
Bilbao, diciembre de 2014
TESIS: Evaluación del comportamiento energético de sistemas embebidos
para un diseño eficiente de calefacción y refrigeración en edificios de
oficinas.
constructivos y el diseño de las instalaciones, postula técnicas para predecir
su funcionamiento y capacidad, sugiere criterios de regulación adaptados a
las necesidades específicas de edificios de oficinas y desarrolla expresiones
simplificadas para determinar el consumo energético esperado de los
sistemas.
Las conclusiones de la Tesis determinan que estos sistemas pueden ser
diseñados mediante herramientas de cálculo sencillas y que sus límites de
funcionamiento, los criterios de regulación e incluso el consumo esperado
pueden ser asimismo determinados con sencillez mediante las expresiones
y ábacos propuestos.
Como consecuencia la presente Tesis pretende constituir la base de futuras
guías de diseño de sistemas de calefacción y refrigeración embebidos en la
estructura. Estas guías que en principio se basan en estudios orientados al
uso de oficinas, pueden fácilmente ser ampliados a diferentes tipologías de
actividad.
Resulta importante señalar que la presente Tesis es una consecuencia del
estudio de Investigación, con acrónimo TECNOCAI, financiado por el CDTI
de la que el autor es coordinador e investigador principal y que incluye
aportaciones del Departamento de Termotecnia de la Universidad de
Valladolid.
Palabras clave: TABS, radiante, confort, adaptativo, forjado activo, energía primaria,
exergía.
Doctorando: Jon Zubiaurre Sasia
Director: José Mª Sala Lizarraga y Koldobika Martín Escudero
Bilbao, diciembre de 2014